{jcomments on}
Органические соединения
В природных продуктах (плодах, ягодах, овощах, семенах, орехах, травах, листьях, стеблях, корнях) содержатся органические соединения (органические кислоты, эфирные масла, алкалоиды, дубильные вещества, пигменты и др.). Они могут находиться в свободном состоянии или образовываться в процессе переработки продукта, например, при квашении или даже при хранении.
Органические кислоты
Органические кислоты могут находиться в растениях в свободном виде, в виде солей или эфиров. Благодаря им фрукты, ягоды, листья, другие части растений имеют особый, присущий только этому растению вкус. Органические кислоты способствуют пищеварению: оказывают возбуждающее действие на слизистые пищеварительного тракта человека, стимулируют отделение желудочного и других пищеварительных соков, активизируя этим пищеварение и способствуя хорошему усвоению пищи.
Наиболее часто встречаются в растениях органические кислоты: яблочная, уксусная, лимонная, муравьиная, масляная, молочная, щавелевая, янтарная, винная.
Многие органические кислоты имеют консервирующий эффект, что используется при заготовках некоторых плодов, ягод и овощей.
Эфирные масла
Эфирные масла — душистые, легко летучие вещества, в подавляющем большинстве жидкие смеси органических соединений, содержащиеся в различных органах растений, главным образом в цветках, листьях, плодах. Эфирные масла обуславливают запах и аромат растений. Они растворимы в спирте, эфире, бензоле, жирах. В воде — слаборастворимы или вовсе нерастворимы. Помимо углерода и водорода, в их составе обычно присутствует кислород, в редких случаях сера и азот. По химической природе и свойствам эфирные масла резко отличаются от жирных масел, которые представляют собою соединения сложных эфиров глицерина и одноосновных жирных
кислот.
Эфирное масло состоит из углеводородов (в особенности ряда терпенов) и их кислородных производных, а также некоторых гетероциклических соединений. Его отличительное свойство — значительная летучесть.
Особенно богаты эфирными маслами многочисленные виды семейства губоцветных (мята, лаванда, шалфей, розмарин, базилик, тмин, кориандр и другие). В эфиро-масличных растениях эфирные масла, как правило, находятся в свободном виде, заполняя собой отдельные изолированные клетки. Но иногда они находятся в связанном состоянии (химически связаны в форме гликозидов — в семенах горчицы).
В настоящее время известно более двух тысяч эфи-ро-масличных растений. Содержание эфирных масел в них зависит от ряда причин, касающихся особенностей биологического развития растительных видов, климатических условий, и поэтому колеблется от следов до 18— 20% массы сухого лекарственного сырья обычно же — 2-3%.
Классифицируются и называются эфирные масла, как правило, по видам и названиям растений, из которых они получаются (розовое, лавандовое масло и т. д.). Очень редко название эфирному маслу дается по главному компоненту (например, камфорное, терпентинное и др.)
Химический состав эфирных масел зачастую очень сложный. Всего из них выделено и идентифицировано около 300 органических соединений, а в каждом виде масла бывает обычно от 5 до 20 разных компонентов. А отсюда и химико-физические свойства каждого масла отличаются своеобразием. На состав масла влияют и такие факторы, как возраст растения, время года, климатические условия его произрастания, время суток сбора, метод извлечения масла из растения и др.
Из фармакологических свойств наиболее характерно для эфирных масел наличие противовоспалительной, антимикробной, противовирусной и противогнилостной активности. Кроме того, некоторые эфирные масла оказывают выраженное влияние на деятельность сердечно-сосудистой и центральной нервной-систем; обладают стимулирующим, транквилизирующими и болеутоляющими свойствами, снижают артериальное давление, расширяют сосуды головного мозга и сердца, активизируют половые гормоны.
Широко известны отхаркивающие и успокаивающие кашель свойства растительных эфирных масел и их способность улучшать функцию желудочно-кишечного тракта, а также возбуждать половое желание. Именно благодаря своим эфирным маслам к эротическим растениям относятся мята, шалфей, укроп и другие.
Смолы
Близкими к эфирным маслам по химическому строению являются смолы. Они часто содержатся в растениях одновременно с ними. Они представляют собой обычно густые жидкости, липкие на ощупь, обладающие характерным ароматным запахом. Долго не засыхающие смолы называют бальзамами.
Смолы некоторых растений обладают лечебными свойствами, в основном оказывают бактерицидное и антигнилостное действие. Некоторые смолы, содержащие в себе вещества, вызывающие местное раздражение при внесении на поверхность кожи, народные целители в древности использовали в сексуальных целях: их наносили на половой член перед соитием для его раздражения и увеличения в размерах. В частности, такие процедуры рекомендовал Авиценна.
В современной медицинской практике смолы применяются для приготовления пластырей, настоек, иногда используют внутрь как слабительные средства.
Пигменты
Пигменты — окрашенные вещества, входящие в состав тканей животных и растительных организмов. Их окраска определяется избирательным поглощением света в видимой части солнечного спектра. Они играют важную роль в жизнедеятельности организма человека. Наиболее распространенные пигменты — это порфирины и каротиноиды, которые найдены в большинстве растительных и животных организмов. К порфиринам относятся: зеленый пор-фирин растений — хлорофилл, гемоглобин, цитохромы и другие биологически важные соединения. Каротиноиды в основе своей структуры имеют ненасыщенную углеводородную цепь, состоящую обычно из восьми изопреновых звеньев; это пигменты красного, оранжевого и желтого цвета. К каротиноидам относятся: ксантофилл и каротин, содержащиеся в зеленых растениях, а также фукоксантин бурых и диатомовых водорослей. Органы зрения животных содержат зрительный цуркур — белковое соединение каро-тиноидов — родопсин и порфиропсин.
В растительных и животных организмах, кроме пор-фиринов и каротиноидов, имеются и другие пигменты. Например, в некоторых растениях содержатся фикобили-ны: синий фикоциан и красный финоэристрин. Это сложные белки, в основе небелковой части которых лежит цепочка из четырех пиррольных ядер. В цветках, плодах и листьях растений содержатся пигменты красного, синего и фиолетового цвета — антоцианы, производные бензопирилия. Есть в растениях и пигменты желтого цвета — флавоны, близкие по химическому строению к антоцианам. Они находятся в растениях обычно в форме гли-козидов.
В растительных и животных организмах имеются также разнообразные пигменты, являющиеся производными хинонов. У животных в коже, шерсти, волосах содержатся темно-окрашенные пигменты меланины — продукты окисления тирозина. В организмах, как растительного, так и животного происхождения, содержатся и другие многочисленные пигменты.
В организмах пигменты находятся чаще всего в тех или иных структурных образованиях, реже в жидкостях организма в растворенном состоянии. Пигменты обычно связаны с белками. Белок может входить в состав молекулы пигмента или эта молекула может быть непрочно связана с белками, например у хлорофилла, который легко извлекается из клетки органическими растворителями.
Биологическая роль пигментов различная. Одной из наиболее важных функций пигментов растений является участие в фотосинтезе, в изучение которого внес большой вклад К. А. Тимирязев. Пигментная система растений является звеном, связывающим световые условия внешней среды с обменом веществ растений. У животных организмов важной функцией пигментов является участие в зрительном процессе, обоснованное на свойстве светочувствительных пигментов органов зрения претерпевать обратимые превращения при действии света.
Пигменты защищают организм от вредного действия лучей короткой волновой части солнечного спектра. Они обуславливают окраску организмов, играющую важную роль в приспособлении их к среде. У животных окраска покровов способствует защите от врагов или дает возможность незаметно подкрадываться к добыче. Пигменты, находящиеся во внутренних частях организма, не участвуют и поглощении света, они выполняют другие функции. Так, например, гемоглобин и другие дыхательные пигменты крови осуществляют в организме человека перенос кислорода от органов дыхания к тканям; цитохромы, дыхательные хромогены и другие пигменты участвуют в тканевом дыхании, являясь биокатализаторами и компонентами промежуточных ферментативных систем.
В настоящее время некоторые пигменты находят все более широкое применение в пищевой промышленности и медицине.
Алкалоиды
Алкалоиды — вещества главным образом растительного происхождения, содержащие азот и обладающие подобно аммиаку способностью соединяться с кислотами с образованием солей. Первым (в 1817 г.) был открыт алкалоид опия— морфий (морфин), затем в 1818 году — стрихнин, в 1819 — бруцин, а в 1920 — хинин цинхонин. В 1921 году открыт алкалоид чая и кофе — кофеин, а потом были открыты и многие другие алкалоиды, в частности в 1928 году— алкалоид табака — никотин. Открытие все новых и новых алкалоидов продолжается и в настоящее время их выделено уже более 1000.
В подавляющем большинстве алкалоиды в растениях находятся в виде солей органических кислот (яблочной, винной и др.). Способность алкалоидов давать щелочную реакцию определила их название, которое происходит от арабского слова «алкали», что означает щелочь.
В медицине употребляют обычно соли алкалоидов, поскольку они лучше растворяются в воде и их физиологическая активность несколько усиливается за счет повышения уровня биологической доступности. К настоящему времени лекарственные препараты, содержащие алкалоиды, фактически занимают одно из самых значительных мест в системе управления физиологическими процессами, протекающими в организме здорового и больного человека, и играют важную роль в лечении различных недугов.
Фармакологические свойства алкалоидов обширны. Они обладают транквилизирующим и стимулирующим действием на центральную нервную систему, гипертензив-ным и гипотензивным влиянием, сосудосуживающим и сосудорасширяющим воздействием на сердечно-сосудистую систему; самым различным влиянием на медиаторные системы, функциональную деятельность мышечной, мочеполовой и других систем и органов.
В растениях алкалоиды содержатся обычно в небольших количествах (от долей процента до 1—2 процентов). Колебания в содержании алкалоида в растении зависят от органа растения (часто они концентрируются только, например, в листьях, семенах, корнях), условий произрастания, стадии развития, агротехники возделывания. При этом может меняться и качественный состав алкалоидов, которые обычно находятся в соке растений в виде растворов солей органических и минеральных кислот.
Многие алкалоиды являются сильнейшими ядами, а другие ценными лекарственными веществами. Каждый алкалоид обладает избирательным действием на те или иные органы и системы: на различные отделы нервной системы, мышцы, сосуды и т. п.
Так, стрихнин и кофеин возбуждают нервную систему, морфин и скбполамин успокаивают ее, кокаин уменьшает чувствительность периферических нервов и т. п.
Некоторые алкалоиды обладают возбуждающим эффектом, в том числе и в сексуальном плане. Это способствует заблуждению, что с помощью таких алкалоидов (например наркотиков) можно усилить свою сексуальность, что зачастую приводит к трагическим результатам, к утрате либидо, импотенции.
В этом отношении показателен алкалоид дельта-9-тет-рагидроканнабинол (ТГК), найденный в клейкой желтой смоле на верхних листьях и цветках индийской конопли. Эта субстанция на разных людей действует по-разному, но в основном вызывает яркие галлюцинации, расслабление и успокоение, стимулирует «простой и сексуальный аппетит». Вот почему многие считают эту субстанцию эффективным сексуальным стимулятором. У курильщика марихуаны увеличивается частота пульса, повышается кровяное давление, глаза наливаются кровью, начинается обильное выделение мочи, повышается уровень сахара в крови. Иногда могут проявляться и другие симптомы: рвота, время от времени понос, тошнота.
У начинающих курильщиков действительно марихуана вызывает желание заняться сексом и они утверждают, что они при этом испытывают большее наслаждение. Но это объясняется не тем, что эта субстанция действительно повышает сексуальные способности, а эти результаты объясняются за счет обостренной чувствительности и ожидания, самовнушения или знания о том, что ими было принято нечто такое, что должно усилить сексуальный эффект. Действительно марихуана, за счет стимуляции ядер гипоталамуса, вызывает чувство повышения сексуальности, но за это вскоре придется расплачиваться, чаще всего импотенцией.
Многие алкалоиды обладают очень высокой физиологической активностью. Обычно в растении содержится смесь алкалоидов, иногда до 15—20, часто близких по своему строению, а в некоторых растениях присутствует только один алкалоид (например, клещевина).
Большинство известных медицине алкалоидов являются ядовитыми.
Фитонциды
Фитонциды — защитные вещества, образуемые и выделяемые высшими растениями. Открыты русским биологом Б. П. Токиным в конце 20-х годов. Фитонциды способны подавлять рост бактерий, грибов и простейших. Большинство растений продуцирует летучие фитонциды, способные оказывать свое действие на расстоянии, но есть и нелетучие фитонциды, которые также образуются в тканевых клетках и протоплазме растительных клеток.
Фитонциды разных растений различны по основному составу, свойствам и по действию. Продукция их изменяется в зависимости от различных факторов: от сезона, почвенных и климатических условий, времени суток, стадии вегетации растений и их физиологического состояния. Кроме того, разные органы одного и того же растения могут продуцировать различные фитонциды. Обычно выделение фитонцидов после разрушения (измельчения, растирания) тканей растения прекращается через несколько минут или даже секунд. А вот фитонциды чеснока после его измельчения продолжают выделяться спустя 15—20 суток.
Мощность и диапазон действия фитонцидов различны. Некоторые фитонциды (например, чеснока) убивают многие бактерии, грибы, микроорганизмы (даже холерный вибрион, возбудителей брюшного тифа, газовой гангрены, дизентерии и другие). Фитонциды же других растений по своему действию (как и по силе его, так и по диапазону) значительно слабее и избирательнее. А есть такие бактерии, которые успешно противостоят действию самых мощных фитонцидов.
Фитонциды влияют на состав микрофлоры воздуха. В сосновых и кедровых лесах, например, вне зависимости от географической широты и близости населенных пунктов, воздух практически стерилен (содержит только 200— ЩО бактериальных клеток на 1 м).
Растения одного вида действуют своими фитонцидами на растения других видов, замедляя или ускоряя их рост и развитие.
Химическая природа фитонцидов разнообразна. Чаще всего — это комплекс органических соединений. Так, например, в фитонцидах черемухи имеются синильная кислота и бензойный альдегид, которые действуют на насекомых, клещей, червей, грызунов и т. д. Зачастую химический состав фитонцидов совпадает или близок с составом эфирного масла данного растения, но идентифицировать их нельзя.
Свойства фитонцидов используются в медицине, сельском хозяйстве и в пищевой промышленности. Например, фитонцидный препарат из чеснока — сативин применяется для лечения дизентерии. Многие фитонциды, попадающие с продуктами в организм человека, действуют, например, на микрофлору желудка, кишечника. Широко используются свойства фитонцидов и при заготовке продуктов, при их хранении.
Гликозиды
Гликозиды — большая группа летучих безазотистых веществ, состоящих из соединений глюкозы с различными органическими веществами. От гликозидов зависит вкус и аромат некоторых растительных продуктов. В отличие от алкалоидов гликозиды могут быстро разрушаться при хранении продукта ферментами самих растений (ау-то-ферментация), а также под действием различных физических факторов, например, при кипячении.
В связи с тем, что ферменты очень быстро и легко расщепляют гликозиды в только что срезанных растениях и тем самым они теряют свои лечебные свойства, при сборе растений, содержащих гликозиды, с этим обстоятельством приходится считаться: сушить сырье надо быстро и хранить, не допуская отсыревания.
При кипячении с водой или под влиянием ферментов гликозиды распадаются на сахаристую и несахаристую часть, называемую агликоном и имеющую различное химическое строение. Именно агликон определяет физиологическую активность гликозидов и ее характер.
В практической медицине обычно используются следующие группы гликозидов: сердечные гликозиды, антра-гликозиды, сапонины, горечи, флавоноидные гликозиды и др. Наиболее важное значение имеют сердечные гликозиды. Кстати, растительные препараты до сих пор составляют большую часть среди всех средств для лечения сердечно-сосудистой системы.
Сердечные гликозиды содержатся в таких растениях, как различные виды наперстянки, ландыш, горицвет и др. Однако, при этом надо иметь в виду, что растения, содержащие сердечные гликозиды, как правило, являются высокотоксичными, ядовитыми.
Лекарственное применение находят и некоторые другие гликозиды. Так, в листьях груши, брусники, толокнянки содержится гликозид арбутин, обладающий антибактериальными свойствами. В связи с этим его используют при лечении воспалительных заболеваний мочеполовых путей.
Довольно широкое применение в медицине получили так называемые антрагликозиды, содержащиеся в крушине, ревене, кассии, алоэ и других растениях. Эти гликозиды оказывают слабительное действие. Они малотоксичны, стойки при хранении, большинство из них окрашено в красно-оранжевый цвет.
Некоторые растения содержат так называемые горькие гликозиды, используемые в медицине как горечи для понижения аппетита и улучшения пищеварения, так как ОНИ стимулируют выделение пищеварительных соков. Горькие гликозиды присутствуют в полыни, одуванчике, горечавке, золототысячнике и др.
Довольно большую группу гликозидов составляют сапонины, которые содержатся во многих растениях, особенно относящихся к семействам гвоздичных и первоцветных. При взбалтывании с водой сапонины образуют довольно стойкую пену. Сапониносодержащие растения используются в медицине как отхаркивающие (корни истода, синюхи и первоцвета), мочегонные (трава почечного чая), желчегонные (трава зверобоя).
Некоторые сапонины обладают свойством понижать артериальное давление, вызывать рвоту, оказывать потогонное действие и т. д. В последние годы выявлено проти-восклеротическое действие некоторых сапонинов.
В последнее время большое значение приобрела группа так называемых флавоноидных гликозидов. Название этих веществ указывает на их желтую окраску, что и послужило основой для их названия («флавум» — по латыни означает желтый). Желтые и оранжевые цвета многих растений зависят от содержащихся в них флавоновых гликозидов, или их агликонов, которые являются производными флавона или оксифлавонов. Например, в табаке, луковой шелухе, пыльце кукурузы, листьях чая, хмеле и некоторых других растениях окраска зависит от кверцети-на, игликопа гликошда кверцитина. Из флавоноидов создаются лечебные и питательные препараты.
В некоторых растениях в чистом виде или в соединениях с сахарами в виде гликозидов содержатся кумарины и фурокумарины. В воде эти соединения обычно плохо растворимы, чувствительны к свету. Чаще кумарины содержатся в растениях семейств зонтичных, бобовых, рутовых, причем концентрируются преимущественно в плодах и корнях. К настоящему времени выделено и изучено более 150 кумаринопроизводных соединений; наиболее важные из них относятся к фурокумаринам. Некоторые из них используются как сосудорасширяющиеся и спазмолитические, другие — как эстрогены, противоопухолевые и фотосенсибилизирующие средства.
Очень близко к флавоновым гликозидам стоят глико-зиды-антоцианы. Весьма распространен агликон циани-дин, входящий в состав красящих веществ плодов вишни, сливы, черной смородины, брусники, некоторые антоци-ановые производные применяются как слабительные средства, а также по другим показаниям.
Дубильные вещества
Дубильные вещества — соединения различной химической природы. Для них характерна особенность видоизменять коллоидное состояние белков: осаждать их из растворов, вызывать затвердение, противодействовать набуханию в воде и т. д. Различают органические и минеральные дубильные вещества. Органические дубильные вещества бывают животного и растительного происхождения; могут получаться и искусственным путем. Дубильные вещества органического происхождения — это в основном высоконепредельные жиры морских животных, растительного происхождения — это наиболее обширная группа дубителей. Добываются они из дубильных растений.
Содержание дубильных веществ в частях одного и того же растения неодинаково: особенно большое количество их бывает в коре и корнях. Содержатся они главным образом в высших растениях. Их роль в физиологии растений полностью еще не выяснена. В медицине дубильные вещества употребляются как противоядие при отравлении адкалоидами, желудочно-кишечных заболеваниях, при ожогах (таннин) и т. д. Большое значение имеют дубильные вещества в пищевой промышленности, где они нередко определяют характер переработки и вкусовые достоинства готового продукта. Например, производство черного чая основано на превращении дубильных веществ, содержащихся в молодых побегах чайного растения в количестве 18—30% (на сухой вес). От правильно проведенного окисления дубильных веществ при ферментации зависит в основном цвет, вкус и аромат чая. Дубильные вещества используются также в производстве какао и ряда других пищевых продуктов.